Karbonoa naturako elementurik ohikoenetako bat da, Lurrean aurkitzen diren ia substantzia guztien propietateak biltzen ditu.Ezaugarri ugari erakusten ditu, hala nola, gogortasun eta leuntasun desberdinak, isolamendu-erdieroale-supereroale portaera, isolamendu termikoa-supereroankortasuna eta argiaren xurgapena-gardentasun osoa.Horien artean, sp2 hibridazioa duten materialak karbono-materialen familiako kide nagusiak dira, besteak beste, grafitoa, karbono-nanohodiak, grafenoa, fullerenoak eta beirazko karbono amorfoa.
Grafito eta beirazko karbono laginak
Aurreko materialak ezagunak diren arren, gaur egun beirazko karbonoan zentratu gaitezen.Beirazko karbonoa, beirazko karbono edo beirazko karbono izenez ere ezagutzen dena, beira eta zeramikaren propietateak konbinatzen ditu karbono ez-grafitikoko material batean.Grafito kristalinoa ez bezala, karbono-material amorfo bat da, ia % 100 sp2 hibridatuta dagoena.Beirazko karbonoa konposatu organiko aurrekarien tenperatura altuko sinterizazioaren bidez sintetizatzen da, hala nola, erretxina fenolikoak edo furfuril alkohola erretxinak, gas geldoen atmosfera batean.Bere itxura beltzak eta beira itxurako gainazal leunak "karbono beiratsua" izena eman zion.
1962an zientzialariek lehenengo sintesia egin zutenetik, kristalezko karbonoaren egitura eta propietateak sakon aztertu dira eta karbono-materialen arloan gai nagusi izaten jarraitzen dute.Beirazko karbonoa bi motatan sailka daiteke: I motako eta II motako beirazko karbonoa.I motako kristalezko karbonoa aitzindari organikoetatik sinterizatzen da 2000 °C-tik beherako tenperaturan eta ausaz orientatutako grafeno zati kizkurrez osatuta dago.II motako kristalezko karbonoa, berriz, tenperatura altuagoetan sinterizatzen da (~2500 °C) eta auto-muntatuak diren fullereno-itxurako egitura esferikoen hiru dimentsioko geruza anitzeko matrize amorfo bat eratzen du (beheko irudian ageri den bezala).
Karbonozko egituraren irudikapena (ezkerrean) eta bereizmen handiko mikroskopio elektronikoaren irudia (eskuinean)
Azken ikerketek aurkitu dute II motako karbono kristalezkoak I motakoak baino konprimigarritasun handiagoa duela, eta hori auto-muntatutako fullereno-itxurako egitura esferikoei dagokie.Desberdintasun geometriko txikiak izan arren, I motako zein II motako karbono-matrize kristalezkoak funtsean grafeno kiribildu desordenatuz osatuta daude.
Karbono beirazkoaren aplikazioak
Beirazko karbonoak propietate nabarmen ugari ditu, besteak beste, dentsitate baxua, gogortasun handia, erresistentzia handia, gas eta likidoekiko iragazgaiztasun handia, egonkortasun termiko eta kimiko handia, eta horrek asko aplikatzen du fabrikazio, kimika eta elektronika bezalako industrietan.
01 Tenperatura handiko aplikazioak
Beirazko karbonoak tenperatura altuko erresistentzia erakusten du gas geldoetan edo hutsean, eta 3000 °C arteko tenperaturak jasaten ditu.Zeramikazko eta metalezko tenperatura altuko beste material batzuek ez bezala, beirazko karbonoaren indarra tenperaturarekin handitzen da eta 2700K-ra irits daiteke hauskorra izan gabe.Masa baxua, bero xurgapen baxua eta hedapen termiko baxua ere baditu, tenperatura altuko hainbat aplikaziotarako egokia da, termopare babesteko hodiak, karga-sistemak eta labearen osagaiak barne.
02 Aplikazio kimikoak
Korrosioarekiko erresistentzia handia dela eta, beirazko karbonoak erabilera handia du analisi kimikoan.Beirazko karbonoz egindako ekipamenduak platinoz, urrez, korrosioarekiko erresistenteak diren beste metalez, zeramika bereziz edo fluoroplastikoz egindako laborategiko aparatu konbentzionalen aurrean abantailak eskaintzen ditu.Abantaila horien artean, deskonposaketa-agente heze guztien aurkako erresistentzia, memoria-efekturik ez (elementuen xurgapena eta xurgapena kontrolatu gabea), analizatutako laginen kutsadurarik ez izatea, azido eta urtu alkalinoekiko erresistentzia eta beirazko gainazal porotsua ez dena.
03 Hortz Teknologia
Karbonozko arragoa beirazko arragoa hortz-teknologian erabili ohi da metal preziatuak eta titanio-aleazioak urtzeko.Abantailak eskaintzen dituzte, hala nola, eroankortasun termiko handia, grafitozko arragoen aldean iraupen luzeagoa, urtutako metal preziatuen atxikimendurik ez, kolpe termikoen erresistentzia, metal preziatu eta titaniozko aleazio guztietan aplikagarria, indukziozko galdaketa zentrifugatzaileetan erabiltzea, metal urtuen gainean babes-atmosferak sortzea, eta fluxu beharra ezabatzea.
Karbonozko arragoa beirazkoak erabiltzeak berotze- eta urtze-denborak murrizten ditu eta urtze-unitateko berotze-bobinek zeramikazko ontzi tradizionalen baino tenperatura baxuagoetan funtzionatzea ahalbidetzen du, horrela galdaketa bakoitzeko behar den denbora gutxituz eta arragoaren bizi-iraupena luzatuz.Gainera, ez-hezegarritasuna materialaren galeraren kezka kentzen du.
04 Erdieroaleen Aplikazioak
Beirazko karbonoa, bere garbitasun handia, korrosioarekiko erresistentzia paregabea, partikularik ez sortzea, eroankortasuna eta propietate mekaniko onak dituena, erdieroaleen ekoizpenerako material aproposa da.Kristalezko karbonoz egindako arragoak eta ontziak osagai erdieroaleen zona urtzeko erabil daitezke Bridgman edo Czochralski metodoak erabiliz, galio artsenuroaren sintesia eta kristal bakarreko hazkuntzarako.Gainera, beirazko karbonoak osagai gisa balio dezake ioiak inplantatzeko sistemetan eta elektrodoak plasma grabatzeko sistemetan.Bere X izpien gardentasun handiari esker, beirazko karbono txipak ere egokiak dira X izpien maskararen substratuetarako.
Ondorioz, beirazko karbonoak tenperatura altuko erresistentzia, inertetasun kimikoa eta errendimendu mekaniko bikaina barne hartzen dituen ezaugarri apartak eskaintzen ditu, hainbat industriatan aplikazio ugaritarako egokia izateko.
Jarri harremanetan Semicera beirazko karbono produktu pertsonalizatuetarako.
Posta elektronikoa:sales05@semi-cera.com
Argitalpenaren ordua: 2023-12-18